(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有する有機高分子と、比誘電率が２．０〜４．０×１０３の無機微粒子とを含む有機無機複合材料からなる層を有するエレクトレットであって、
前記有機無機複合材料の固形分（１００体積％）中、前記無機微粒子の体積分率が０．０２体積％以上１０体積％未満であり、
前記無機微粒子が金属酸化物の微粒子であり、
前記金属酸化物が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウムおよび酸化スズからなる群より選ばれる１種以上であり、
前記極性の官能基が、カルボキシ基およびアルコキシシリル基からなる群より選ばれる１種以上であることを特徴とするエレクトレット。
【請求項２】
前記無機微粒子の表面の一部が炭化水素基によって修飾されている請求項１に記載のエレクトレット。
【請求項３】
前記有機高分子が脂肪族環構造を有する請求項１または２に記載のエレクトレット。
【請求項４】
前記有機高分子が含フッ素樹脂である請求項１〜３のいずれか一項に記載のエレクトレット。
【請求項５】
前記有機無機複合材料が、下記（ａ）〜（ｃ）の工程を有する製造方法によって製造されたものである請求項１〜４のいずれか一項に記載のエレクトレット。
（ａ）溶媒に前記有機高分子を溶解した溶液と、前記溶媒と相分離し得る分散媒に前記無機微粒子を分散させた分散液とを混合し、エマルジョンを得る工程。
（ｂ）前記エマルジョンを、前記溶媒の相と前記分散媒の相とに相分離させる工程。
（ｃ）前記溶媒の相を、前記有機無機複合材料の分散液として回収する工程。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のエレクトレットを備えることを特徴とする静電誘導型変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレットおよび該エレクトレットを備える静電誘導型変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁材料に電荷を注入したエレクトレットを使用した、発電装置、マイクロフォン等の静電誘導型変換素子が提案されている。
そのようなエレクトレットの材料としては、主に、ポリテトラフルオロエチレン等の鎖状の含フッ素樹脂が使用されていた。また、最近、該エレクトレットの材料として、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体を用いることが提案されている（たとえば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−１８０４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のエレクトレットは、注入された電荷の熱安定性が不充分で、高温時の電荷保持特性が低いという問題がある。かかる問題は、当該エレクトレットを使用した静電誘導型変換素子の特性の劣化等の原因となるため、その改善が求められる。
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、電荷の熱安定性に優れたエレクトレットおよび該エレクトレットを備える静電誘導型変換素子の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記の課題を解決する本発明の第一の態様は、主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有する有機高分子と、比誘電率が２．０〜４．０×１０３の無機微粒子とを含む有機無機複合材料からなる層を有するエレクトレットであって、
前記有機無機複合材料の固形分（１００体積％）中、前記無機微粒子の体積分率が０．０２体積％以上１０体積％未満であり、
前記無機微粒子が金属酸化物の微粒子であり、
前記金属酸化物が、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウムおよび酸化スズからなる群より選ばれる１種以上であり、
前記極性の官能基が、カルボキシ基およびアルコキシシリル基からなる群より選ばれる１種以上であることを特徴とするエレクトレットである。
本発明の第二の態様は、前記第一の態様のエレクトレットを備える静電誘導型変換素子である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、電荷の熱安定性に優れたエレクトレットおよび該エレクトレットを備える静電誘導型変換素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下の明細書中においては、重合体を構成する「繰り返し単位」を「単位」と略記することがある。
また、式（ａ１）で表される単位を「単位（ａ１）」とも記す。他の式で表される単位、化合物等についても同様に記し、たとえば式（１）で表される単量体を「単量体（１）」とも記す。
【０００７】
＜有機無機複合材料＞
本発明のエレクトレットは、有機高分子と無機微粒子とを含む有機無機複合材料からなる層を有している。有機無機複合材料は、必要に応じて分散助剤を含むことができる。
【０００８】
［有機高分子］
有機高分子は、以下の観点で選択することが好ましい。
（ｉ）高い絶縁性を有すること
有機高分子は、体積固有抵抗が高く、絶縁破壊電圧が大きいものが好ましく用いられる。高分子化合物（ａ）の体積固有抵抗は、１０１０〜１０２０Ωｃｍが好ましく、１０１６〜１０１９Ωｃｍがより好ましい。該体積固有抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７により測定される。
また、高分子化合物（ａ）の絶縁破壊電圧は、１０〜２５ｋＶ／ｍｍが好ましく、１５〜２２ｋＶ／ｍｍがより好ましい。該絶縁破壊電圧は、ＡＳＴＭ  Ｄ１４９により測定される。
高い絶縁性を維持するためには、絶縁性に悪影響を与える水を排除するため、疎水性であることが好ましい。
【０００９】
疎水性の高い有機高分子としては、含フッ素樹脂、主鎖に脂肪族環構造を有する重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等が挙げられる。
中でも、フッ素原子を含有するもの、主鎖に脂肪族環構造を有するもの、またその両方を有するものが好ましく用いられる。
ここで、「脂肪族環構造」とは、芳香族性を有さない環構造を示す。脂肪族環構造としては、たとえば、置換基を有していてもよい飽和または不飽和の炭化水素環構造、該炭化水素環構造における炭素原子の一部が酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換された複素環構造、前記炭化水素環構造または複素環構造における水素原子がフッ素原子で置換された含フッ素脂肪族環構造等が挙げられる。
また、「主鎖に」脂肪族環構造有するとは、脂肪族環構造を構成する炭素原子のうち少なくとも１つが該重合体の主鎖を構成する炭素原子であるものをいう。
【００１０】
（ii）安定な有機無機複合材料が得られること
有機高分子は、安定な有機無機複合材料が得られるよう、無機微粒子の分散性に優れたものが好ましい。
無機微粒子分散性を高めるため、有機高分子は、主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有するものが好ましい。主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有する有機高分子を用いることにより、具体的には、下記の効果が得られる。
（ａ）該極性の官能基が無機微粒子の表面に直接結合または吸着することにより、マトリックスである有機高分子が同時に分散剤として機能して、有機高分子中にナノサイズの無機微粒子が均一に分散した有機無機複合材料が形成される。
（ｂ）有機高分子が分散剤として機能するため、分散助剤の使用量を低減できる。
【００１１】
また、疎水性の高い有機高分子を用いれば、有機高分子の溶液と水など前記溶液の溶媒と相分離しうる分散媒を用いた無機微粒子の分散液との親和性の違いを利用することにより、有機無機複合材料を容易に製造できる。
すなわち、疎水性の高い有機高分子は、高い絶縁性を得る観点でも、安定な有機無機複合材料とする観点でも好ましい。
中でも含フッ素樹脂を用いると、含フッ素樹脂の溶媒として含フッ素有機溶媒を使用できる。その場合、無機微粒子の分散媒として含フッ素有機溶媒以外の有機溶媒を用いて有機無機複合材料を製造できる。特に、無機微粒子の分散媒として水の使用を避けることができれば、有機無機複合材料の絶縁性を保持しやすいので好ましい。
【００１２】
以上の観点から、有機高分子の主鎖は、脂肪族環構造を有するか、フッ素を含有することが好ましく、含フッ素脂肪族環構造を有することがより好ましい。具体的には、下記の（α）〜（γ）が好ましく、中でも（α）が好ましい。
（α）主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体（以下「含フッ素環状重合体」という。）。
（β）主鎖に脂肪族炭化水素環構造を有する重合体（以下「シクロオレフィンポリマー」という。）。
（γ）主鎖に脂肪族環構造を有しない含フッ素樹脂（以下「非環状含フッ素樹脂」という。）
また、（α）〜（γ）の何れの場合にも、主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有するものが好ましい。
したがって、含フッ素環状重合体であって、主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有する有機高分子が、特に好ましい。
以下に、「含フッ素環状重合体」、「シクロオレフィンポリマー」、「非環状含フッ素樹脂」、および主鎖および／または側鎖の末端における「極性の官能基」の各々について詳述する。
【００１３】
（含フッ素環状重合体）
「含フッ素環状重合体」とは、上記のように、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体であり、含フッ素脂肪族環構造を構成する炭素原子のうち少なくとも１つが該含フッ素重合体の主鎖を構成する炭素原子であるものをいう。
含フッ素脂肪族環構造を構成する炭素原子のうち、主鎖を構成する炭素原子は、該含フッ素重合体を構成する単量体が有する重合性二重結合に由来する。
たとえば含フッ素重合体が、後述するような環状単量体を重合させて得た含フッ素重合体の場合は、該二重結合を構成する２個の炭素原子が主鎖を構成する炭素原子となる。
また、２個の重合性二重結合を有する単量体を環化重合させて得た含フッ素重合体の場合は、２個の重合性二重結合を構成する４個の炭素原子のうちの少なくとも２個が主鎖を構成する炭素原子となる。
含フッ素脂肪族環構造としては、環骨格が炭素原子のみから構成されるものであってもよく、炭素原子以外に、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む複素環構造であってもよい。含フッ素脂肪族環としては、環骨格に１〜２個の酸素原子を有する含フッ素脂肪族環が好ましい。
含フッ素脂肪族環構造の環骨格を構成する原子の数は、４〜７個が好ましい。すなわち、含フッ素脂肪族環構造は４〜７員環であることが好ましい。
【００１４】
好ましい含フッ素環状重合体としては、下記含フッ素環状重合体（Ｉ’）、含フッ素環状重合体（ＩＩ’）が挙げられる。
含フッ素環状重合体（Ｉ’）：環状含フッ素単量体に基づく単位を有する重合体。
含フッ素環状重合体（ＩＩ’）：ジエン系含フッ素単量体の環化重合により形成される単位を有する重合体。
【００１５】
含フッ素環状重合体（Ｉ’）は、「環状含フッ素単量体」に基づく単位を有している。「環状含フッ素単量体」とは、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子間に重合性二重結合を有する単量体、または、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子と含フッ素脂肪族環外の炭素原子との間に重合性二重結合を有する単量体である。
環状含フッ素単量体としては、下記の化合物（１）または化合物（２）が好ましい。
【００１６】
【化１】
0005563746.tif 000002
【００１７】
式中、Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｙ１１およびＹ１２は、それぞれ独立に、フッ素原子、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルコキシ基である。
Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｙ１１およびＹ１２におけるパーフルオロアルキル基としては、炭素数が１〜７であることが好ましく、炭素数１〜４であることがより好ましい。該パーフルオロアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状が好ましく、直鎖状がより好ましい。具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基等が挙げられ、特にトリフルオロメチル基が好ましい。
Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３、Ｘ１４、Ｙ１１およびＹ１２におけるパーフルオロアルコキシ基としては、前記パーフルオロアルキル基に酸素原子（−Ｏ−）が結合したものが挙げられる。
Ｘ１１としては、フッ素原子が好ましい。
Ｘ１２としては、フッ素原子、トリフルオロメチル基、または炭素数１〜４のパーフルオロアルコキシ基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメトキシ基がより好ましい。
Ｘ１３およびＸ１４としては、それぞれ独立に、フッ素原子または炭素数１〜４のパーフルオロアルキル基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメチル基がより好ましい。
Ｙ１１およびＹ１２としては、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数１〜４のパーフルオロアルキル基または炭素数１〜４のパーフルオロアルコキシ基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメチル基がより好ましい。
【００１８】
化合物（１）においては、Ｘ１３およびＸ１４が相互に結合して、Ｘ１３およびＸ１４が結合した炭素原子とともに、含フッ素脂肪族環を形成していてもよい。
該含フッ素脂肪族環としては、４〜６員環が好ましい。
該含フッ素脂肪族環は、飽和脂肪族環であることが好ましい。
該含フッ素脂肪族環は、その環骨格中に、エーテル性酸素原子（−Ｏ−）を有していてもよい。この場合、含フッ素脂肪族環中のエーテル性酸素原子の数は、１または２が好ましい。
化合物（２）においては、Ｙ１１およびＹ１２が相互に結合して、Ｙ１１およびＹ１２が結合した炭素原子とともに、含フッ素脂肪族環を形成していてもよい。
該含フッ素脂肪族環としては、４〜６員環が好ましい。
該含フッ素脂肪族環は、飽和脂肪族環であることが好ましい。
該含フッ素脂肪族環は、その環骨格中に、エーテル性酸素原子（−Ｏ−）を有していてもよい。この場合、含フッ素脂肪族環中のエーテル性酸素原子の数は、１または２が好ましい。
化合物（１）の好ましい具体例としては、化合物（１−１）〜（１−５）が挙げられる。
化合物（２）の好ましい具体例としては、化合物（２−１）〜（２−２）が挙げられる。
【００１９】
【化２】
0005563746.tif 000003
【００２０】
【化３】
0005563746.tif 000004
【００２１】
含フッ素環状重合体（Ｉ’）は、上記環状含フッ素単量体の単独重合体であってもよく、該環状含フッ素単量体と、それ以外の他の単量体との共重合体であってもよい。
ただし、該含フッ素環状重合体（Ｉ’）中、環状含フッ素単量体に基づく単位の割合は、該含フッ素環状重合体（Ｉ’）を構成する全繰り返し単位の合計に対し、２０モル％以上が好ましく、４０モル％以上がより好ましく、１００モル％であってもよい。
該他の単量体としては、上記環状含フッ素単量体と共重合可能なものであればよく、特に限定されない。具体的には、後述するジエン系含フッ素単量体、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）等が挙げられる。
【００２２】
含フッ素環状重合体（II’）は、「ジエン系含フッ素単量体」の環化重合により形成される単位を有している。「ジエン系含フッ素単量体」とは、２個の重合性二重結合およびフッ素原子を有する単量体である。該重合性二重結合としては、特に限定されないが、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が好ましい。
ジエン系含フッ素単量体としては、化合物（３）が好ましい。
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｑ−ＣＦ＝ＣＦ２  ・・・（３）。
式中、Ｑは、エーテル性酸素原子を有していてもよく、フッ素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数１〜３のパーフルオロアルキレン基である。該フッ素以外のハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
Ｑがエーテル性酸素原子を有するパーフルオロアルキレン基である場合、該パーフルオロアルキレン基におけるエーテル性酸素原子は、該基の一方の末端に存在していてもよく、該基の両末端に存在していてもよく、該基の炭素原子間に存在していてもよい。環化重合性の点から、該基の一方の末端に存在していることが好ましい。
化合物（３）の環化重合により形成される単位としては、下式（３−１）〜（３−４）の繰り返し単位が挙げられる。
【００２３】
【化４】
0005563746.tif 000005
【００２４】
化合物（３）の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦＣｌＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＣｌ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＯＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣ（ＣＦ３）２ＯＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＯＣＦ３）ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２、
ＣＦ２＝ＣＦＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ＝ＣＦ２。
【００２５】
含フッ素環状重合体（ＩＩ’）は、上記ジエン系含フッ素単量体の環化重合により形成される単位のみから構成されてもよく、該単位と、それ以外の他の単位とを有する共重合体であってもよい。
ただし、該含フッ素環状重合体（ＩＩ’）中、ジエン系含フッ素単量体の環化重合により形成される単位の割合は、該含フッ素環状重合体（ＩＩ’）を構成する全繰り返し単位の合計に対し、５０モル％以上が好ましく、８０モル％以上がより好ましく、１００モル％が最も好ましい。
該他の単量体としては、上記ジエン系含フッ素単量体と共重合可能なものであればよく、特に限定されない。具体的には、上述した化合物（１）、化合物（２）等の環状含フッ素単量体、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）等が挙げられる。
【００２６】
（シクロオレフィンポリマー）
「シクロオレフィンポリマー」とは、上記のように、主鎖に脂肪族炭化水素環構造を有するポリマーであり、当該脂肪族炭化水素環構造を構成する炭素原子のうち少なくとも２つが当該ポリマーの主鎖に組み込まれているものをいう。
シクロオレフィンポリマーは、脂肪族炭化水素環構造を有する単位（以下、単位（ａ１）ということがある。）を有しており、該単位（ａ１）においては、当該脂肪族炭化水素環構造を構成する炭素原子のうち少なくとも２つが当該ポリマーの主鎖に組み込まれている。
シクロオレフィンポリマーとして、好ましいものとしては、単位（ａ１−１）を含むものが挙げられる。
【００２７】
【化５】
0005563746.tif 000006
【００２８】
［式中、Ｒは置換基を有していてもよい２価の炭化水素基であり、ｍは０〜１０の整数であり、ｒは０または１であり、ｓは０または１である。］
【００２９】
式（ａ１−１）中、Ｒの炭化水素基が「置換基を有していてもよい」とは、該炭化水素基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよいことを意味する。
該置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、フェニル基等のアリール基、アダマンチル基等の多環式の脂肪族炭化水素基などが挙げられる。
置換基としてのアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよく、炭素数が１〜１０であることが好ましく、１〜３であることがより好ましい。該アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
置換基としてのシクロアルキル基は、炭素数が３〜１０であることが好ましく、５〜８であることがより好ましい。該シクロアルキル基としては、シクロペンチル基またはシクロヘキシ基が特に好ましい。
置換基としてのアルコキシ基は、前記アルキル基に酸素原子（−Ｏ−）が結合したものが挙げられる。
【００３０】
Ｒの炭化水素基は、鎖状であってもよく、環状であってもよい。また、該炭化水素基は飽和であってもよく、不飽和であってもよく、好ましくは飽和である。
鎖状の炭化水素基としては、置換基を有していてもよい直鎖状のアルキレン基が好ましく、その炭素数は１〜４が好ましく、２〜３がより好ましく、２が最も好ましい。具体的には、ジメチレン基が挙げられる。
環状の炭化水素基としては、置換基を有していてもよい単環式または多環式のシクロアルカンから水素原子を２つ除いた基が好ましい。単環式のシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式のシクロアルカンとしては、ノルボルナン、アダマンタン等が挙げられる。これらの中でも、シクロペンタンまたはノルボルナンが好ましい。
【００３１】
式（ａ１−１）中、ｍは０〜１０の整数である。
ｍが１以上の整数の場合、後述する単位（ａ１−１１）のように、ポリマー主鎖が、脂肪族炭化水素環構造のオルト位ではなく、メチレン鎖１つ以上の間隔をあけて結合することにより当該脂肪族炭化水素環構造がポリマー主鎖に組み込まれている。この場合、ｍとしては、１〜３が好ましく、１が最も好ましい。
ｍが０の場合、後述する単位（ａ１−２１）のように、ポリマー主鎖が、脂肪族炭化水素環構造のオルト位に結合することにより当該脂肪族炭化水素環構造がポリマー主鎖に組み込まれている。
ｒおよびｓは、それぞれ、０であってもよく、１であってもよい。
特に、ｍが０の場合はｒおよびｓが０であることが好ましい。また、ｍが１の場合は、ｒおよびｓが１であることが好ましい。
【００３２】
単位（ａ１−１）として、好ましいものとしては、以下に示す単位（ａ１−１１）、単位（ａ１−２１）が挙げられる。
【００３３】
【化６】
0005563746.tif 000007
【００３４】
［式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはシクロアルキル基であり、Ｒ１およびＲ２が相互に結合して環を形成していてもよい。］
【００３５】
【化７】
0005563746.tif 000008
【００３６】
［式中、Ｒ３およびＲ４はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはシクロアルキル基であり、Ｒ３およびＲ４が相互に結合して環を形成していてもよい。］
【００３７】
式（ａ１−１１）中、Ｒ１およびＲ２におけるアルキル基、シクロアルキル基としては、それぞれ、前記置換基としてのアルキル基、シクロアルキル基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
Ｒ１およびＲ２は相互に結合して、Ｒ１およびＲ２がそれぞれ結合した炭素原子とともに、環を形成していてもよい。この場合に形成される環としては、単環式または多環式のシクロアルカンが好ましい。単環式のシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式のシクロアルカンとしては、ノルボルナン、アダマンタン等が挙げられる。これらの中でも、シクロペンタンまたはノルボルナンが好ましい。
該環は置換基を有していてもよい。該置換基としては、前記Ｒの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
Ｒ１およびＲ２が環を形成している場合の単位（ａ１−１１）の具体例としては、下記単位（ａ１−１１−１）、単位（ａ１−１２−１）等が挙げられる。
【００３８】
【化８】
0005563746.tif 000009
【００３９】
［式中、Ｒ１１は水素原子またはアルキル基である。］
【００４０】
Ｒ１１のアルキル基としては、前記Ｒの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、特にメチル基が好ましい。
本発明において、単位（ａ１−１１）としては、Ｒ１およびＲ２が環を形成しているもの、またはＲ１およびＲ２の少なくとも一方がシクロアルキル基であるものが好ましい。
【００４１】
式（ａ１−２１）中、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ、前記Ｒ１およびＲ２と同様である。
Ｒ３およびＲ４が環を形成している場合の単位（ａ１−２１）の具体例としては、下記単位（ａ１−２１−１）、単位（ａ１−２１−２）等が挙げられる。
【００４２】
【化９】
0005563746.tif 000010
【００４３】
［式中、Ｒ１３は水素原子またはアルキル基である。］
【００４４】
Ｒ１３のアルキル基としては、前記Ｒの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、特にメチル基が好ましい。
【００４５】
シクロオレフィンポリマーは、単位（ａ１）として、上記のような単位のうちのいずれか１種を含有してもよく、２種以上を含有してもよい。
シクロオレフィンポリマー中、単位（ａ１）の割合は、当該シクロオレフィンポリマーを構成する全繰り返し単位の合計に対し、３０モル％以上が好ましく、４０モル％以上がより好ましく、１００モル％であってもよい。
【００４６】
シクロオレフィンポリマーは、単位（ａ１）以外の他の単位（以下、単位（ａ２）ということがある。）を含んでいてもよい。
単位（ａ２）としては、従来、シクロオレフィンポリマーに用いられている任意の単位が利用でき、特に限定されない。
該単位（ａ２）としては、置換基を有していてもよいオレフィンに基づく単位が好ましく、該単位としては、たとえば下記単位（ａ２−１）が挙げられる。
【００４７】
【化１０】
0005563746.tif 000011
【００４８】
［式中、Ｒ５は水素原子、アルキル基またはアリール基である。］
【００４９】
式中、Ｒ５のアルキル基としては、前記Ｒの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられる。
アリール基としては、ベンジル基、フェニル基、ｐ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−フルオロフェニル基、ｍ-フルオロフェニル基、ｏ−フルオロフェニル基、ｐ-トリフルオロフェニル基、ｍ-トリフルオロフェニル基、ｏ−トリフルオロフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられる。
【００５０】
本発明に用いられるシクロオレフィンポリマーとしては、特に、下記シクロオレフィンポリマー（Ｉ）、シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）が好ましい。
シクロオレフィンポリマー（Ｉ）：前記単位（ａ１−１１）を含むシクロオレフィンポリマー。
シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）：前記単位（ａ１−２１）および単位（ａ２）を含むシクロオレフィンポリマー。
【００５１】
シクロオレフィンポリマー（Ｉ）は、単位（ａ１−１１）として、１種を含有してもよく、２種以上を含有してもよい。
また、シクロオレフィンポリマー（Ｉ）は、本発明の効果を損なわない範囲で、単位（ａ１−１１）以外の単位を含んでいてもよい。
シクロオレフィンポリマー（Ｉ）中、単位（ａ１−１１）の割合は、当該シクロオレフィンポリマー（Ｉ）を構成する全繰り返し単位の合計に対し、８０モル％以上が好ましく、９０モル％以上がより好ましく、１００モル％が特に好ましい。すなわち、シクロオレフィンポリマー（Ｉ）としては、単位（ａ１−１１）のみから構成される重合体が特に好ましい。
【００５２】
シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）は、単位（ａ１−２１）、単位（ａ２）として、それぞれ、１種を含有してもよく、２種以上を含有してもよい。
また、シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）は、本発明の効果を損なわない範囲で、単位（ａ１−２１）および単位（ａ２）以外の単位を含んでいてもよい。
シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）中、単位（ａ１−２１）の割合は、当該シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）を構成する全繰り返し単位の合計に対し、２０〜７０モル％が好ましく、３０〜５０モル％がより好ましい。また、単位（ａ２）の割合は、当該シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）を構成する全繰り返し単位の合計に対し、３０〜８０モル％が好ましく、５０〜７０モル％がより好ましい。
また、シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）中の単位（ａ１−２１）および単位（ａ２）の含有量の比（モル比）は、単位（ａ１−２１）：単位（ａ２）＝  ２０：８０〜７０：３０の範囲内が好ましく、３０：７０〜５０：５０の範囲内がより好ましい。
シクロオレフィンポリマー（ＩＩ）の好ましい具体例としては、下記式（ＩＩ−１）、（ＩＩ−２）にそれぞれ示す２種の単位を含む共重合体が挙げられる。
【００５３】
【化１１】
0005563746.tif 000012
【００５４】
［式中、Ｒ１３、Ｒ５はそれぞれ前記と同じである。］
【００５５】
シクロオレフィンポリマーとしては、市販のものを用いてもよく、合成してもよい。
シクロオレフィンポリマーの合成方法としては、下記（１）〜（７）等が知られている。
（１）ノルボルネン類とオレフィンとを付加共重合させる方法（たとえば下記反応式（１’）に示す方法）。
（２）ノルボルネン類の開環メタセシス重合体に対して水素添加する方法（たとえば下記反応式（２’）に示す方法）。
（３）アルキリデンノルボルネンをトランスアニュラー重合する方法（たとえば下記反応式（３’）に示す方法）。
（４）ノルボルネン類を付加重合させる方法（たとえば下記反応式（４’）に示す方法）。
（５）シクロペンタジエンの１，２−および１，４−付加重合体に対して水素添加する方法（たとえば下記反応式（５’）に示す方法）。
（６）シクロヘキサジエンの１，２−および１，４−付加重合体に対して水素添加する方法（たとえば下記反応式（６’）に示す方法）。
（７）共役ジエンを環化重合させる方法（たとえば下記反応式（７’）に示す方法）。
【００５６】
【化１２】
0005563746.tif 000013
【００５７】
各反応式中、Ｒ１〜Ｒ５はそれぞれ前記と同じである。
Ｒ６〜Ｒ７はそれぞれ独立にアルキル基であり、該アルキル基としては、前記Ｒの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられる。
【００５８】
これらの中では、（１）の方法により得られるシクロオレフィンポリマー（ノルボルネン類とオレフィンの付加共重合体）、および（２）の方法により得られるシクロオレフィンポリマー（ノルボルネン類の開環メタセシス重合体の水素添加ポリマー）が、造膜性に優れる点、合成が容易である点から好ましい。
ノルボルネン類の付加共重合体としては、例えばアペル（登録商標）（三井化学（株）製）、ＴＯＰＡＳ（登録商標）（Ｔｉｃｏｎａ社製）の商品名で販売されているものが挙げられる。
また、ノルボルネン類の開環メタセシス重合体の水素添加ポリマーとしては、種々のものがあるが、透明性、低吸湿性、耐熱性を有することから、ゼオネックス（登録商標）（日本ゼオン（株）製）、ゼオノア（登録商標）（日本ゼオン（株）製）、アートン（登録商標）（ＪＳＲ（株）製）の商品名で販売されているポリマーが好ましい。
【００５９】
（非環状含フッ素樹脂）
「非環状含フッ素樹脂」とは、上記のように、主鎖に脂肪族炭化水素環構造を有しない含フッ素樹脂をいう。
非環状含フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（ＰＦＡ）、フルオロオレフィン−アルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、樹脂単体の非晶質性が高く、有機無機複合材料にしたときの分散性にも優れる点から、フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体が好ましい。
【００６０】
フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体としては、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンから選ばれるフルオロオレフィンに基づく繰り返し単位と、ビニルエーテル類に基づく繰り返し単位と、必要に応じて、フルオロオレフィンおよびビニルエーテル類を除く他のモノマー（好ましくは、ビニルエステル類、アリルエーテル類、アリルエステル類、イソプロペニルエーテル類またはイソプロペニルエステル類。）に基づく繰り返し単位とを有する共重合体が挙げられる。
【００６１】
ビニルエーテル類としては、アルキルビニルエーテル、フルオロアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、シクロアルキルビニルエーテル、ヒドロキシシクロアルキルビニルエーテル等の炭素数１０以下のビニルエーテル類が好ましい。
ビニルエステル類としては、酢酸ビニル、ピバル酸ビニル等の炭素数１０以下のビニルエステル類が好ましい。
アリルエーテル類としては、炭素数１０以下のアルキルアリルエーテル、ヒドロキシアルキルアリルエーテルが好ましい。
イソプロペニルエーテル類としては、炭素数１０以下のアルキルイソプロペニルエーテル、ヒドロキシアルキルイソプロペニルエーテルが好ましい。
アリルエステル類としては、酢酸アリル等が好ましい。
イソプロペニルエステル類としては、酢酸イソプロペニルエステル等が好ましい。
【００６２】
（極性の官能基）
有機高分子は、主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有するものが好ましい。極性の官能基は、下記の何れかの官能基である。
（Ａ）電気陰性度の異なる２種類以上の原子を含み、当該官能基中に分極による極性を有する官能基。
（Ｂ）当該官能基と結合した炭素との電気陰性度の差により分極を生じさせる官能基。
【００６３】
極性の官能基の具体例としては、カルボキシ基、スルホ基、フォスフォノ基、アミド基、酸ハライド基、ホルミル基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、フェノール基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシシリル基、シアノ基等なる群より選ばれる１種以上が好ましい。
極性の強さ、有機高分子の末端への導入のしやすさの点から、カルボキシ基、スルホ基、フォスフォノ基、酸ハライド基、ヒドロキシ基、チオール基、シラノール基、アルコキシシリル基がより好ましく、無機微粒子が金属酸化物の微粒子の場合、親和性の高さの点から、カルボキシ基及びアルコキシシリル基が特に好ましい。
また、極性の官能基としては、後述の分散助剤の官能基と同じ極性の官能基が好ましく、後述の分散助剤の官能基と同一の官能基がより好ましい。
【００６４】
極性の官能基は、有機高分子の主鎖の末端に存在することが好ましい。
極性の官能基の数は、有機高分子の１分子あたり、１つ以上、有機高分子の重合度の半分以下が好ましい。極性の官能基の数が重合度の半分以下であれば、有機高分子が界面活性剤として機能することがないため、有機無機複合材料の製造において、無機微粒子分散液の分散媒と分離する工程における相分離を阻害することがない。また、有機高分子の絶縁性を保ちやすい。
【００６５】
上記「含フッ素環状重合体」、「シクロオレフィンポリマー」、「非環状含フッ素樹脂」は、何れも主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有するものが好ましい。
主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有する含フッ素環状重合体の市販品としては、サイトップ（登録商標、旭硝子社製）が挙げられる。主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有する非環状含フッ素樹脂の市販品としては、フレミオン（登録商標、旭硝子社製）、ルミフロン（登録商標、旭硝子社製）等が挙げられる。ルミフロンは、側鎖の末端にカルボキシ基を有するフルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体である。
また、上記以外で主鎖および／または側鎖の末端に極性の官能基を有する化合物としては、ポリエーテル（ポリエチレングリコール等。）、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリウレタン、アラミド樹脂等が挙げられる。
【００６６】
有機高分子の数平均分子量は、３０００〜１００万が好ましく、１万〜３０万がより好ましい。
有機高分子の比誘電率は、１．８〜８．０であることが好ましく、１．８〜５．０がより好ましく、１．８〜３．０が特に好ましい。
通常、有機高分子を単独で用いる場合、比誘電率が低いほど電気絶縁性に優れるが、低すぎると蓄えうる電荷量が充分に得られない。本発明の場合、絶縁性の有機高分子に電荷保持特性に優れる無機微粒子を分散させることにより、絶縁性の高い（比誘電率の低い）有機高分子を使用しても、蓄えうる電荷量を充分大きくすることができる。したがって、エレクトレットとして、より安定に電荷を保持することができ、電荷保持の熱安定性が向上するものと考えられる。
【００６７】
［無機微粒子］
本発明に用いる無機微粒子は、比誘電率が２．０〜４．０×１０３であり、２．５〜２．０×１０３であることが好ましく、２．５〜１．５×１０３であることがより好ましい。比誘電率が２．０以上であれば、エレクトレットは電荷保持特性及び熱安定性に優れる。一方、比誘電率が４．０×１０３以下であれば、有機無機複合材料全体の誘電率が上がりすぎることによる、絶縁性の低下を防ぐことができる。
無機微粒子の比誘電率は、有機高分子の比誘電率より５以上高いことが好ましく、１０以上高いことがより好ましい。差が５以上であれば、エレクトレットは電荷保持特性及び熱安定性により優れる。
【００６８】
無機微粒子としては、金属酸化物の微粒子が好ましい。
金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、二酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化鉄、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ニオブ酸カリウム等が挙げられ、有機高分子と複合化した場合のエレクトレットとしての電荷保持の安定性及び熱安定性の観点から、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、二酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化鉄またはチタン酸バリウムが好ましい。
【００６９】
無機微粒子としては、アニオン性の官能基（カルボキシ基等。）が結合または吸着しやすい点から、酸性の水分散液中において表面が正に帯電する無機微粒子が好ましい。該無機微粒子としては、等電点が４以上の金属酸化物（酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ等。）の微粒子が挙げられる。
【００７０】
金属酸化物の微粒子は、表面が他の金属酸化物で被覆された微粒子であってもよい。該微粒子としては、酸化アルミニウム等で被覆された酸化ケイ素微粒子；耐酸性の高い金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化ケイ素等。）で被覆された耐酸性の低い金属酸化物（酸化コバルト、酸化亜鉛等。）の微粒子等が挙げられる。酸化ケイ素微粒子は、酸化アルミニウム等で被覆することにより、有機高分子の存在する溶媒の相に移相しやすくなる。
無機微粒子の表面の一部は、炭化水素基によって修飾されていてもよい。炭化水素基による修飾は、たとえば、炭化水素基を有するシランカップリング剤によって無機微粒子の表面を処理することによって行われる。炭化水素基によって修飾することにより、より少ない分散助剤によって、無機微粒子を、有機高分子の存在する溶媒の相に移相させることができる。その結果、無機微粒子の特性を損なうことなく、無機微粒子を有機高分子に分散できるので、エレクトレットとしての電荷保持の安定性及び熱安定性に優れる有機無機複合材料が得られやすい。
【００７１】
無機微粒子の平均一次粒子径は、２〜４００ｎｍが好ましい。無機微粒子の平均一次粒子径が２ｎｍ以上であれば、体積あたりの表面積が相対的に小さくなり、分散助剤の使用量を低減しても、有機高分子中への無機微粒子の分散性が良好となる。無機微粒子の平均一次粒子径が４００ｎｍ以下であれば、粒子サイズが成形体の膜厚よりも十分に小さく、製膜時に凹凸を生じることがないため、製膜性に優れた有機無機複合材料が得られる。よって、無機微粒子の平均一次粒子径は、分散助剤の使用量を低減する点および可視光の透過率を高くする点から、５〜１００ｎｍが好ましい。
無機微粒子の平均一次粒子径は、分散液の状態にて動的散乱法で測定される。
【００７２】
無機微粒子のなかには、分散液中にて一次粒子でなく、一部が二次凝集した状態で分散しているものもある。該無機微粒子の場合、無機微粒子の平均二次粒子径は、３０〜１２０ｎｍが好ましい。
無機微粒子の形状は、分散助剤の使用量を抑制するために比表面積を抑制する点から、球形に近い形状が好ましい。板状の無機微粒子の場合は、長径が１５ｎｍ以上の微粒子が好ましい。
【００７３】
［分散助剤］
分散助剤は、下記の役割を担っている。
（ｉ）有機高分子が無機微粒子に結合または吸着するのを補助する。
（ii）分散液中の無機微粒子を、分散液から追い出す、すなわち無機微粒子を有機高分子の存在する相へと速やかに移相させる。
（iii）無機微粒子の凝集を抑制する、すなわち機械的ストレスを緩和する。
よって、有機無機複合材料が形成されれば、分散助剤はもはや不要であり、抽出、分留等の方法によって除去しても構わない。
【００７４】
分散助剤としては、極性の官能基を有し、かつ有機高分子との親和性を有する有機化合物が挙げられる。
極性の官能基としては、上述の有機高分子と同様の官能基が挙げられ、カルボキシ基が特に好ましい。
また、極性の官能基としては、有機高分子の無機微粒子への結合または吸着を促進する点から、上述の有機高分子の官能基と同じ極性の官能基が好ましく、上述の有機高分子の官能基と同一の官能基がより好ましい。
極性の官能基の極性は、強いほど好ましく、具体的には、カルボキシ基の酸性度を指標とした場合、ｐＫａ＝４．８以下が好ましく、４．６以下がさらに好ましく、４以下が特に好ましい。
【００７５】
有機化合物としては、極性の官能基を有する、脂肪族化合物、含フッ素脂肪族化合物、芳香族化合物、含フッ素芳香族化合物等が挙げられる。
脂肪族化合物としては、有機高分子との親和性の点から、炭素数が３以上のアルキル基が好ましく、炭素数が５以上のアルキル基がより好ましい。アルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。
【００７６】
分散助剤における、官能基の極性と、有機高分子との親和性とは、おおむね相反する。たとえば、プロピオン酸は、酢酸に比べ、有機高分子との親和性が高いが、極性は低い（ｐＫａは高い）。
官能基の極性と、有機高分子との親和性とが両立された分散助剤としては、カルボキシ基に結合するアルキル基の、α位の炭素原子に結合する水素原子の１つ以上がハロゲンで置換された有機酸が挙げられる。該有機酸としては、パーフルオロ吉草酸、パーフルオロヘキサン酸、トリデカフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、２，２−トリフルオロメチルプロピオン酸等が挙げられ、トリデカフルオロヘプタン酸が好ましい。
また、上記以外に、官能基の極性と、有機高分子との親和性とが両立された分散助剤としては、カルボキシ基に結合するアルキル基の、α位の炭素原子の１つ以上が水素原子よりも大きい官能基で置換された有機酸が挙げられる。該有機酸としては、２−エチルヘキサン酸（オクチル酸）、アミノ基を保護基で保護されたアミノ酸が好ましい。該アミノ酸としては、Ｆ−ｍｏｃアミノ酸、Ｎ−アセチルアミノ酸などが挙げられる。また、該アミノ酸を合成して用いてもよい。該アミノ酸側鎖の官能基などに疎水性化合物を結合させるなどして、該アミノ酸の疎水性（有機高分子との親和性）を高めるとさらに好ましい。
【００７７】
［その他の成分］
有機無機複合材料は、上記有機高分子、無機微粒子、分散助剤の他に、無機微粒子の表面処理剤、無機微粒子への吸着水としての水分、無機微粒子の分散媒等を含んでもよい。ただし、エレクトレット特性を向上させる観点から、水の含有量は少ないほど好ましい。
【００７８】
＜有機無機複合材料の製造方法＞
有機無機複合材料は、下記の（ａ）〜（ｃ）工程を有する製造方法により製造することが好ましい。また、必要に応じて下記の（ｄ）〜（ｆ）工程の１以上を追加して製造することができる。
（ａ）溶媒に有機高分子を溶解した溶液（以下、有機高分子の溶液と記す。）と、溶媒と相分離し得る分散媒に無機微粒子を分散させた分散液（以下、無機微粒子の分散液と記す。）とを混合し、エマルジョンを得る工程。
（ｂ）エマルジョンを、溶媒の相と分散媒の相とに相分離させる工程。
（ｃ）溶媒の相を、有機無機複合材料の分散液として回収する工程。
（ｄ）必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から、酸根または塩基根を除去する工程。
（ｅ）必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から水分を除去する工程。
（ｆ）必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から溶媒を除去し、固形の有機無機複合材料を得る工程。
【００７９】
［（ａ）工程］
溶媒としては、有機溶媒が挙げられる。
有機溶媒としては、分散媒が水の場合は、水に溶解しない、またはほとんど溶解しない有機溶媒、たとえば、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロヘキサン、１、１、１、２、３、４、４、５、５、５−デカフルオロ−３−メトキシ−２−（トリフルオロメチル）ペンタン、トルエン、ベンゼン、スチレン、キシレン、ヘキサン、メチルエチルケトン、酢酸エチル等が挙げられる。分散媒が有機溶媒の場合は、含フッ素有機溶媒が挙げられる。
【００８０】
含フッ素有機溶媒としては、非プロトン性含フッ素溶媒が好ましい。非プロトン性含フッ素溶媒としては、以下の含フッ素化合物を例示できる。
【００８１】
パーフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、１，３−ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン、１，４−ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン等のポリフルオロ芳香族化合物、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリプロピルアミン等のポリフルオロトリアルキルアミン化合物、パーフルオロデカリン、パーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロ（１，３，５−トリメチルシクロヘキサン）等のポリフルオロシクロアルカン化合物、パーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）等のポリフルオロ環状エーテル化合物、パーフルオロポリエーテル、
【００８２】
パーフルオロヘキサン、パーフルオロオクタン、パーフルオロデカン、パーフルオロドデカン、パーフルオロ（２，７−ジメチルオクタン）、１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエタン、１，１，１−トリクロロ−２，２，２−トリフルオロエタン、１，３−ジクロロ−１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパン、１，１，１，３−テトラクロロ−２，２，３，３−テトラフルオロプロパン、１，１，３，４−テトラクロロ−１，２，２，３，４，４−ヘキサフルオロブタン、パーフルオロ（１，２−ジメチルヘキサン）、パーフルオロ（１，３−ジメチルヘキサン）、２Ｈ，３Ｈ−パーフルオロペンタン、１Ｈ−パーフルオロヘキサン、１Ｈ−パーフルオロオクタン、１Ｈ−パーフルオロデカン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクタン、１Ｈ，１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデカン、３Ｈ，４Ｈ−パーフルオロ−２−メチルペンタン、２Ｈ，３Ｈ−パーフルオロ−２−メチルペンタン、１Ｈ−１，１−ジクロロパーフルオロプロパン、１Ｈ−１，３−ジクロロパーフルオロプロパン等のポリフルオロアルカン化合物。
【００８３】
これらの非プロトン性含フッ素溶媒は単独でまたは混合して使用できる。また、これらの他にも広範な化合物を使用できる。例えば、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）等の含フッ素溶媒が好適である。このような含フッ素溶媒は、一般式Ｒａ−Ｏ−Ｒｂ（Ｒａはエーテル結合を有してもよい炭素数５〜１２の直鎖状または分岐状のポリフルオロアルキル基であり、Ｒｂは炭素数１〜５の直鎖状または分岐状のアルキル基またはポリフルオロアルキル基である。）で表される含フッ素溶媒が好ましい。
【００８４】
Ｒａの炭素数が４以下であると含フッ素環構造含有重合体を溶解し難く、Ｒａの炭素数が１３以上の場合は工業的に入手困難であるため、Ｒａの炭素数は５〜１２の範囲から選定される。Ｒａの炭素数は、６〜１０が好ましく、６〜７および９〜１０がより好ましい。
【００８５】
ポリフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子の２個以上がフッ素原子に置換された基であり、アルキル基の水素原子のすべてがフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基、およびアルキル基の水素原子の２個以上がフッ素原子に置換されかつアルキル基の水素原子の１個以上がフッ素原子以外のハロゲン原子に置換された基を含むものである。フッ素原子以外のハロゲン原子としては塩素原子が好ましい。
【００８６】
ポリフルオロアルキル基としては、対応するアルキル基の水素原子の数にして６０％以上がフッ素原子に置換された基が好ましく、より好ましくは８０％以上である。さらに好ましいポリフルオロアルキル基はパーフルオロアルキル基である。
【００８７】
Ｒａがエーテル結合を有する場合、エーテル結合の数が多すぎると溶解性を阻害するため、Ｒａ中のエーテル結合は１〜３個が好ましく、１〜２個がより好ましい。
Ｒｂの炭素数が６以上であると含フッ素環構造含有重合体の溶解性を著しく阻害する。Ｒｂの好ましい例は、メチル基、エチル基、トリフルオロエチル基、テトラフルオロエチル基、テトラフルオロプロピル基等である。
【００８８】
含フッ素溶媒の分子量は、大きすぎると含フッ素重合体組成物の粘度を上昇させるだけでなく、含フッ素環構造含有重合体の溶解性も低下するため、１０００以下が好ましい。
また、含フッ素環構造含有重合体の溶解性を高めるために含フッ素溶媒のフッ素含有量は６０〜８０重量％が好ましい。好ましい含フッ素溶媒として、下記のものが例示できる。
【００８９】
Ｆ（ＣＦ２）４ＯＣＨ３、ＨＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ２ＣＦ３、ＨＣＦ２ＣＦ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＦ３、Ｆ（ＣＦ２）５ＯＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２）６ＯＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２）７ＯＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２）８ＯＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２）９ＯＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２）１０ＯＣＨ３、Ｈ（ＣＦ２）６ＯＣＨ３、（ＣＦ３）２ＣＦ（ＯＣＨ３）ＣＦＣＦ２ＣＦ３、Ｆ（ＣＦ２）３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２）３ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２）８ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３、（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２ＣＦ２ＯＣＨ３、Ｆ（ＣＦ２）２Ｏ（ＣＦ２）４ＯＣＨ２ＣＨ３ 。
【００９０】
これらの含フッ素溶媒では、特に（ＣＦ３）２ＣＦ（ＯＣＨ３）ＣＦＣＦ２ＣＦ３が好適である。
溶媒の沸点は、６８〜２１６℃が好ましい。含フッ素有機溶媒の沸点が１００℃以上であれば、（ｄ）工程における水分の除去を容易に行うことができる。
【００９１】
有機高分子の溶液の具体例としては、主鎖の末端にカルボキシ基を有する含フッ素環状重合体のパーフルオロトリブチルアミン溶液、側鎖の末端にカルボキシ基を有するフルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体のパーフルオロヘキサン溶液等が挙げられる。
【００９２】
有機高分子の濃度は、溶液（１００質量％）中、１〜２３質量％が好ましく、２〜１５質量％がより好ましい。有機高分子の濃度が１質量％以上であれば、有機高分子中への無機微粒子の分散性が良好となる。有機高分子の濃度が２３質量％以下であれば、得られる有機無機複合材料の分散液の粘性が抑えられ、有機無機複合材料がゲル化（固体化）しにくく、また、有機無機複合材料の分散液をスピンコート等に問題なく用いることができる。
【００９３】
有機高分子の量は、得られる有機無機複合材料の固形分（１００体積％）中、有機高分子の体積分率が１０〜９９．８体積％となる量が好ましく、１５〜体積９９．８％となる量がより好ましい。有機高分子の体積分率が９９．８体積％以下であれば、有機無機複合材料の機械的特性が充分に向上する。有機高分子の体積分率が１０体積％以上であれば、有機無機複合材料の塗膜が脆くなりにくい。
【００９４】
溶媒と相分離し得る分散媒としては相分離のしやすさの点から、水が好ましい。有機無機複合材料の絶縁性を高めやすい点からは、有機溶媒を用いることが好ましい。溶媒が含フッ素有機溶媒であれば、含フッ素有機溶媒以外の有機溶媒の中から、含フッ素有機溶媒と相分離できるものを分散媒として選択できる。
含フッ素有機溶媒と相分離し得る有機溶媒としては、トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、イソプロパノール、エタノール、メタノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、キシレン、ｎ−ブタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、エチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
【００９５】
有機高分子が極性の官能基としてアニオン性の官能基（カルボキシ基等。）を有し、かつ分散媒が水である場合、分散液のｐＨは７以下（酸性）が好ましい。分散液のｐＨが７を超えると、分散液をアルカリ性にするために添加した化合物に由来するアンモニウムイオン、金属イオン等によって、アニオン性の官能基を有する有機高分子がゲル化する場合がある。また、有機高分子の無機微粒子への結合または吸着が起きにくい。分散液のｐＨは、１〜７がより好ましく、無機微粒子（金属酸化物）の等電点より低いことがさらに好ましい。
【００９６】
無機微粒子の分散液の具体例としては、金属酸化物（酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化鉄等。）微粒子の酸性水分散液、金属酸化物微粒子の有機溶媒（トルエン、イソプロパノール、テトラヒドロフラン等。）分散液等が挙げられる。
【００９７】
無機微粒子の濃度は、分散液（１００質量％）中、０．２〜５０質量％が好ましく、１〜３０質量％がより好ましい。無機微粒子の濃度が０．２質量％以上であれば、有機無機複合材料を直接得ることができる。無機微粒子の濃度が０．２質量％未満では、（ｂ）工程における相分離が困難になる。無機微粒子の濃度が５０質量％以下であれば、有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液との混合時に、無機微粒子の凝集や有機無機複合材料のゲル化（固体化）が生起しない。無機微粒子の濃度が５０質量％を超えると、（ａ）工程における混合の操作時に、有機高分子または分散助剤が速やかに全ての無機微粒子を被覆せず、部分的に被覆された無機微粒子が両親媒性となるので、（ｂ）工程における相分離が困難となる。
【００９８】
無機微粒子の量は、得られる有機無機複合材料の電気特性（絶縁特性）および得られるエレクトレットの熱安定性の点から、有機無機複合材料の固形分（１００体積％）中、無機微粒子の体積分率は０．０２〜３８体積％が好ましく、０．０２〜３５体積％がより好ましい。無機微粒子の体積分率が３８体積％以下であれば、有機無機複合材料の分散液の粘性が抑えられ、また、有機無機複合材料の塗膜が脆くなりにくい。
より好ましくは、０．０２〜１５体積％である。得られる有機無機複合材料の扱いやすさと、分散助剤の使用量の低減のために、無機微粒子の体積分率は、１０％未満がより好ましく、８％未満がさらに好ましい。無機微粒子の体積分率が０．０２体積％以上であれば、有機無機複合材料から得られるエレクトレットは熱安定性に優れる。
【００９９】
分散助剤は、有機高分子の溶液に添加することが好ましい。
分散助剤の量は、有機高分子の有する官能基の数と無機微粒子の表面積との関係で決まり、有機高分子の分子量が小さく１分子あたりの極性の官能基が多いほど、無機微粒子の直径が大きく体積あたりの表面積が小さいほど、分散助剤の使用量を低減できる。また、無機微粒子の表面の一部が、すでに炭化水素基によって修飾されている場合は、さらに分散助剤の使用量を低減できる。
【０１００】
有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液とを混合し、エマルジョンを得る方法としては、有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液とを容器に入れ、公知の撹拌機等で撹拌する方法が挙げられる。撹拌方法としては、遊星ミルを用いて撹拌する方法、または撹拌子もしくは撹拌翼によって穏やかに撹拌する方法が好ましい。激しく撹拌したり、空気相を巻き込むようにして撹拌したりすると、得られる有機無機複合材料の一部が、分散媒を含んだ乳化物になってしまう。
【０１０１】
有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液とを混合する際には、有機高分子の溶液の量（体積）を１００体積部とした場合、無機微粒子の分散液は５〜３００体積部であることが好ましく、１０〜２００体積部であることがより好ましい。有機高分子の溶液に対する無機微粒子の分散液の量が５体積部未満では、（ｂ）工程の（ii）において分相した分散媒を除去するときの操作性と回収量が悪くなる。有機高分子の溶液に対する無機微粒子の分散液の量が３００体積部を超えると、有機高分子の一部が、溶媒と分散媒との乳化に作用しはじめるし、また固形分濃度が高くても分散が可能であるとする本発明の意義が薄れる。比較的低濃度の無機微粒子の分散液を用い、かつ得られる有機無機複合材料中の無機微粒子含量を高めたい場合は、（ｃ）工程または（ｄ）工程で得られた有機無機複合材料の分散液を有機高分子の溶液の代わりに用いて、再び（ａ）工程以降を繰り返してもかまわない。得られる有機無機複合材料の一部が、分散媒を含んだ乳化物になってしまうのを低減するには、混合時に有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液とを、室温〜溶媒および分散媒の沸点未満の間で加温してよく、得られる有機無機複合材料に対して０．１〜５質量％のアルコール類をあらかじめ有機高分子の溶液に添加してもよい。
【０１０２】
［（ｂ）工程］
エマルジョンを、溶媒の相と分散媒の相とに相分離させる方法としては、下記の方法が挙げられる。
（ｉ）遠心分離によってエマルジョンを溶媒の相と分散媒の相とに相分離させる方法。
（ii）エマルジョンを静置し、溶媒と分散媒との比重差によって溶媒の相と分散媒の相とに相分離させる方法。
【０１０３】
［（ｃ）工程］
（ａ）、（ｂ）工程において、分散液中の無機微粒子は、界面を経由して有機高分子の溶液に移相され、溶媒の相中にて、有機高分子の極性の官能基が無機微粒子の表面に直接結合または吸着することにより、マトリックスの有機高分子中にナノサイズの無機微粒子が均一に分散した有機無機複合材料が形成される。
よって、（ｃ）工程において、溶媒の相を、有機無機複合材料の分散液として回収する。溶媒の相の回収は、公知の分液操作によって行われる。
【０１０４】
［（ｄ）工程］
無機微粒子の分散媒が水である場合、有機無機複合材料の分散液には酸根または塩基根が混入している。これらが多量に混入した有機無機複合材料の分散液をそのまま成形または塗膜として用いると、乾燥時またはその後の熱により腐食するため、機械的特性が低下しやすく、また、着色しやすい。よって、必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から酸根または塩基根を除去する。
酸根または塩基根の除去方法としては、水による洗浄方法が好ましい。中和による酸性または塩基性の緩和は、有機無機複合材料中に塩を生じるため用いるべきではない。
無機微粒子の分散媒が有機溶媒である場合、酸根または塩基根の影響は無視できる。よって、有機無機複合材料を、電気絶縁性等が要求される用途や、水分の揮発が困難な１μｍを超える厚さに成形する用途に用いる場合、無機微粒子の分散媒としては、有機溶媒が好ましい。
有機無機複合材料が形成されれば、分散助剤はもはや不要であるため、（ｄ）工程にて、同時に抽出するなどして除去しても構わない。
【０１０５】
［（ｅ）工程］
無機微粒子の分散媒が水である場合、有機無機複合材料の分散液には水が混入している。水が混入した有機無機複合材料の分散液をそのままコーティング液として用いると、塗膜の乾燥時に水の蒸発により孔があくため、機械的特性が低下しやすく、また、エレクトレット化する際に電荷注入を阻害する恐れがある。また、塗膜の乾燥が不充分であれば、絶縁性の低下を招く虞がある。よって、必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から水分を除去する。
【０１０６】
水分の除去方法としては、下記の方法が挙げられる。
（ｉ）有機無機複合材料の分散液を１００℃以上、有機高分子の溶媒の沸点以下で加熱し、水を蒸発させる方法。
（ii）有機無機複合材料の分散液に脱水剤を加える方法。
【０１０７】
無機微粒子の分散媒が有機溶媒である場合、（ａ）、（ｂ）工程の環境に配慮すれば、水の混入を充分に抑えられる。有機無機複合材料を、電気絶縁性等が要求される用途に用いる場合、無機微粒子の分散媒としては、有機溶媒が好ましい。
有機無機複合材料が形成されれば、分散助剤はもはや不要であるため、（ｅ）工程にて、抽出、分留等の方法によって除去しても構わない。
【０１０８】
［（ｆ）工程］
有機無機複合材料の分散液は、必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から溶媒を除去し、固形の有機無機複合材料としてもよい。
【０１０９】
以上説明した有機無機複合材料の製造方法にあっては、溶媒に有機高分子を溶解した溶液と、溶媒と相分離し得る分散媒に無機微粒子を分散させた分散液とを混合し、エマルジョンを得た後、該エマルジョンを、溶媒の相と分散媒の相とに相分離させ、溶媒の相を、有機無機複合材料の分散液として回収しているため、有機高分子中への無機微粒子の分散性を高めるために必要充分な量の溶媒（分散媒）を用いているにもかかわらず、得られる有機無機複合材料の分散液に含まれる溶媒の量を、従来の有機無機複合材料の分散液に比べ、約半分程度にすることができる、すなわち固形分濃度を、従来の有機無機複合材料の分散液に比べ、約２倍程度にすることができる。よって、得られる有機無機複合材料の分散液を濃縮することなくそのままコーティング液として用いることができ、しかも充分な厚さの塗膜を形成できる。
また、本発明の有機無機複合材料にあっては、有機高分子自体が分散剤として機能しているため、分散助剤の使用量を低減できる。
【０１１０】
＜エレクトレット＞
本発明のエレクトレットは、上記有機無機複合材料からなる層（以下「複合材料層」という。）に電荷を注入したものである。
本発明のエレクトレットは、必要に応じて複合材料層以外の層を有していてもよい。複合材料層と積層可能な他の層としては、例えば、保護層、前記有機高分子のみからなる層、前記無機微粒子の成分と同様の無機物からなる層等が挙げられる。
【０１１１】
本発明のエレクトレットは、上記複合材料層を製膜し、電荷を注入することにより得られる。
複合材料層の製膜方法は特に限定されず、使用する材料に応じて従来公知の製膜方法を利用すればよい。たとえば、湿式コーティング法により製膜してもよく、フィルムをプレス成形することにより製膜しても良い。また蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング等のドライプロセスにて製膜しても良い。中でも、製膜プロセスの観点から湿式コーティング法により製膜することが好ましい。
【０１１２】
湿式コーティング法により製膜する場合、有機無機複合材料を含有するコーティング液を基板表面にコーティングし、ベーク等により乾燥させることにより実施できる。
複合材料層を得るためには、上記（ｆ）工程を行わずに得た分散液を、そのままコーティング液として用いてもよい。また、上記（ｆ）工程を行って得た固形の有機無機複合材料を、再度溶媒に溶解してコーティング液として用いてもよい。
再度溶媒に溶解する場合の溶媒としては、前記（ａ）工程で用いた溶媒を用いることができる。必要に応じて前記分散助剤を添加しても良い。
コーティング液中の有機高分子の固形分濃度は、形成しようとする膜厚に応じて適宜設定すればよい。通常、０．１〜３０質量％であり、０．５〜２０質量％が好ましい。
【０１１３】
コーティング方法としては、溶液から膜を形成させる方法として従来公知の方法が利用でき、特に限定されない。かかる方法の具体例としては、ロールコーター法、キャスト法、ディッピング法、スピンコート法、水上キャスト法、ラングミュア・ブロジェット法、ダイコート法、インクジェット法、スプレーコート法等が挙げられる。また、凸版印刷法、グラビア印刷法、平板印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法などの印刷技術も用いることができる。
【０１１４】
コーティング液をコーティングする基板としては、コーティングして得られたコーティング膜に電荷を注入する際にアースに接続できるような基板であれば、材質を選ばずに用いることができる。好ましい材質としては、例えば、金、白金、銅、アルミニウム、クロム、ニッケル等の導電性の金属が挙げられる。また、材質が導電性の金属以外のもの、たとえばシリコン等の半導体材料、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の有機高分子材料等の絶縁性の材料であっても、その表面にスパッタリング、蒸着、ウエットコーティング等の方法で金属膜をコーティングしたものであれば用いることができる。
【０１１５】
当該基板は表面が平滑な平板でもよく、凹凸を形成したものでもよい。また、様々な形状にパターニングされていても良い。特に上記絶縁性基板を用いる場合に、絶縁性基板そのものに凹凸またはパターンを形成しても良いし、表面にコーティングされた金属膜に凹凸又はパターンを形成しても良い。当該基板に凹凸またはパターンを形成する方法として従来公知の方法が利用でき、特に限定されない。凹凸またはパターンを形成する方法としては、真空プロセス、湿式プロセスのどちらを用いても良い。かかる方法の具体例としては、真空プロセスとして、マスクを介したスパッタリング法、マスクを介した蒸着法、湿式プロセスとして、ロールコーター法、キャスト法、ディッピング法、スピンコート法、水上キャスト法、ラングミュア・ブロジェット法、ダイコート法、インクジェット法、スプレーコート法等が挙げられる。また、凸版印刷法、グラビア印刷法、平板印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法などの印刷技術も用いることができる。また微細な凹凸またはパターンを形成する方法としてナノインプリント法、フォトリソグラフィ法なども用いることができる。
なお、基板は、電荷注入後に剥離してもよい。
【０１１６】
コーティング後は、分散液の分散媒や、固形の有機無機複合材料を再溶解した溶媒を、ベーク等により乾燥させることが好ましい。
乾燥条件としては、分散媒としての溶媒、または再溶解した溶媒の沸点以上で行うのが好ましい。
【０１１７】
複合材料層の形状、大きさは、所望のエレクトレットの形状、大きさに応じて適宜設定すればよい。エレクトレットは、一般的に、厚さ１〜２００μｍの膜として用いられる。特に厚さ１０〜２０μｍの膜として用いることが、エレクトレットしての特性、及び加工する上で有利であることから好ましい。
【０１１８】
複合材料層へ電荷を注入する方法としては、一般的に絶縁体を帯電させる方法であれば手段を選ばずに用いることができる。例えば、G.M.Sessler, Electrets Third Edition,pp20,Chapter2.2“Charging and  Polarizing Methods”(Laplacian Press, 1998)に記載のコロナ放電法、電子ビーム衝突法、イオンビーム衝突法、放射線照射法、光照射法、接触帯電法、液体接触帯電法などが適用可能である。特に本発明のエレクトレットではコロナ放電法、電子ビーム衝突法を用いることが好ましい。
また、電荷を注入する際の温度条件としては、有機高分子のガラス転移温度以上で行うことが、注入後に保持される電荷の安定性の面から好ましく、特にガラス転移温度＋１０〜２０℃程度の温度条件で行うことが好ましい。さらに、電荷を注入する際の印加電圧としては、複合材料層の絶縁破壊電圧以下であれば、高圧を印加することが好ましい。本発明における複合材料層では、±６〜±３０ｋＶの高電圧が適用可能であり、特に±８〜±１５ｋＶの電圧印加が好ましい。特に複合材料に用いる有機高分子が含フッ素樹脂である場合には、当該複合材料層では、正電荷より負電荷をより安定に保持可能であることから、−８〜−１５ｋＶの電圧印加をすることがさらに好ましい。
【０１１９】
本発明のエレクトレットは、電気エネルギと運動エネルギとを変換する静電誘導型変換素子として好適である。
静電誘導型変換素子としては、振動型発電機、アクチュエータ、センサ等が挙げられる。これらの静電誘導型変換素子の構造は、エレクトレットとして本発明のエレクトレットが用いられる以外は従来公知のものと同様であってよい。
【０１２０】
本発明のエレクトレットは、従来のエレクトレットに比べて、注入された電荷の熱安定性が高く、高温時の電荷保持特性に優れている。そのため、該エレクトレットを使用した静電誘導型変換素子は、特性の劣化が生じにくい、特性の環境依存性が小さい、等の特徴がある。
【実施例】
【０１２１】
以下に、上記実施形態の具体例を実施例として説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
以下の各例で使用した材料の比誘電率はすべてＡＳＴＭ  Ｄ１５０に準拠し、周波数１ＭＨｚにおいて測定された値である。体積固有抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｄ２５７により測定された値である。また、該絶縁破壊電圧は、ＡＳＴＭ  Ｄ１４９により測定された値である。
また、以下の各例で、膜厚の測定は浜松ホトニクス社製光干渉式膜厚測定装置Ｃ１０１７８を用いて行った。
【０１２２】
＜実施例１＞
［分散液Ａの製造］
有機高分子として、主成分として下式（Ａ）の繰り返し単位を有し、主鎖の末端にカルボキシ基を有する含フッ素環状重合体（旭硝子社製サイトップ、比誘電率２．１、示差走査熱分析（ＤＳＣ）により測定したガラス転移温度：１０８℃、体積固有抵抗値＞１０１７Ωｃｍ、絶縁破壊電圧１９ｋＶ／ｍｍ）を、含フッ素有機溶媒（旭硝子社製、サイトップＣＴ−ｓｏｌｖ１８０で、以下、ｓｏｌｖ１８０と記す。）に濃度２３質量％で溶解した溶液（旭硝子社製サイトップ溶液  ＣＴＬ−８２３Ａ、以下ＣＴ−Ａと記載する。）の１．２ｇ（重合体質量換算）を採取し、ｓｏｌｖ１８０で希釈し、含フッ素環状重合体の濃度が８．８質量％の溶液の１３．７ｇを得た。この溶液に分散相助剤としてトリデカフルオロヘプタン酸（以下、Ｃ６ＲｆＡと記す。）を、１０ｍｇ加えてさらに撹拌し、含フッ素環状重合体の溶液とした。
【０１２３】
【化１３】
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【０１２４】
酸化ジルコニウム微粒子（比誘電率１２．５）のトルエン分散液（住友大阪セメント社製、平均一次粒子径：７ｎｍ、比重：０．９６、濃度：９．９質量％。以下、Ｚｒトルエンゾルと記す。）を、０．５ｍｌとり、上記含フッ素環状重合体の溶液の入っている容器に入れ、５分間撹拌し、エマルジョンを得た。
このエマルジョンを４００Ｇで５分間遠心分離し、ｓｏｌｖ１８０の相とトルエンの相とに相分離させた。上相がトルエンの相、下相がｓｏｌｖ１８０の相であった。
【０１２５】
次いで、トルエンの相をデカンテーションにより除去した後、ｓｏｌｖ１８０の相をフィルタ（孔径：０．４μｍ）を用いてろ過し、１２０℃の換気つきオーブンに２時間入れ、残存するトルエンを除去し、有機無機複合材料の分散液Ａを得た。上記トルエンの相を乾燥させたところ、７．８ｍｇの固形分が残った。
【０１２６】
最初に仕込んだ含フッ素環状重合体、およびＣ６ＲｆＡが、すべてｓｏｌｖ１８０の相に移相され、酸化ジルコニウム微粒子が、トルエンの相に残存した重量を除きｓｏｌｖ１８０の相に移相されたとして、有機無機複合材料の固形分（１００質量％）中の酸化ジルコニウム微粒子の質量分率を計算すると、３．２質量％であった。また、有機無機複合材料の固形分（１００体積％）中の酸化ジルコニウム微粒子の体積分率を、含フッ素環状重合体の比重を２．０３、Ｃ６ＲｆＡの比重を１．７９２、酸化チタン微粒子の比重を３．９として計算すると、１．２体積％であった。
【０１２７】
［エレクトレットＡの製造］
３ｃｍ角、厚さ３５０μｍの銅基板に、上記分散液Ａをスピンコートした後、２００℃でベークして乾燥することにより、膜厚１５μｍの複合材料層Ａを得た。
得られた複合材料層Ａに、コロナ放電にて電荷を注入することによりエレクトレットＡとした。電荷の注入は、図１に概略構成図を示すコロナ荷電装置を用い、１２０℃にて、荷電電圧−８ｋＶ、荷電時間３分の条件で、以下の手順により行った。
すなわち、ヒーター１９で加熱しながら、銅基板１０を電極として、直流高圧電源装置１２（ＨＡＲ−２０Ｒ５；松定プレシジョン製）により、コロナ針１４と銅基板１０との間に−８ｋＶの高電圧をかけることにより、銅基板１０上に形成された複合材料層１１（本実施例では複合材料層Ａ）に電荷を注入した。このコロナ荷電装置においては、コロナ針１４から放電した負イオンはグリッド１６で均一化された後、複合材料層１１上に降り注ぎ、電荷が注入される。なお、グリッド１６には、グリッド用電源１８から−６００Ｖの電圧が印加されている。１７は電流計である。
【０１２８】
＜実施例２＞
［分散液Ｂの製造］
ＣＴ−Ａの１．２ｇ（重合体質量換算）を採取し、ｓｏｌｖ１８０で希釈し、重合体の濃度が８．８質量％の溶液の１３．７ｇを得た。この溶液にＣ６ＲｆＡを、１２ｍｇ加えてさらに撹拌し、含フッ素環状重合体の溶液とした。
酸化チタン微粒子（比誘電率１００）の水分散液（石原産業社製、ＳＴＳ−０１、平均一次粒子径：５ｎｍ、比重：１．３、濃度：３０質量％。以下、ＳＴＳ−０１と記す。）を、０．０６ｍｌとり、上記含フッ素環状重合体の溶液の入っている容器に入れ、５分間撹拌し、エマルジョンを得た。
このエマルジョンを４００Ｇで５分間遠心分離し、ｓｏｌｖ１８０の相と水の相とに相分離させた。上相が水の相、下相が含フッ素有機溶媒の相であった。
【０１２９】
次いで、水の相をデカンテーションにより除去した後、ｓｏｌｖ１８０の相をフィルタ（孔径：０．４μｍ）を用いてろ過し、１２０℃の換気つきオーブンに２時間入れ、残存する水を除去し、有機無機複合材料の分散液Ｂを得た。上記水の相を乾燥させたところ、固形分は観測されなかった。
【０１３０】
最初に仕込んだ含フッ素環状重合体、酸化チタン微粒子、およびＣ６ＲｆＡが、すべてｓｏｌｖ１８０の相に移相されたとして、有機無機複合材料の固形分（１００質量％）中の酸化チタン微粒子の質量分率を計算すると、１．９質量％であった。また、有機無機複合材料の固形分（１００体積％）中の酸化チタン微粒子の体積分率を、含フッ素環状重合体の比重を２．０３、Ｃ６ＲｆＡの比重を１．７９２、酸化チタン微粒子の比重を３．９として計算すると、１．０体積％であった。
【０１３１】
［エレクトレットＢの製造］
分散液Ａを分散液Ｂに代えた他は、実施例１と同様にして。複合材料層Ｂを得た。
得られた複合材料層Ｂに、コロナ放電にて電荷を注入することによりエレクトレットＢとした。電荷の注入は、複合材料層Ａを複合材料層Ｂに代えた他は、実施例１と同様にして行った。
【０１３２】
＜実施例３＞
［分散液Ｃの製造］
ＣＴ−Ａの１．２ｇ（重合体質量換算）を採取し、ｓｏｌｖ１８０で希釈し、重合体の濃度が８．８質量％の溶液の１３．７ｇを得た。この溶液に分散相助剤としてトリデカフルオロヘプタン酸（以下、Ｃ６ＲｆＡと記す。）を、４５ｍｇ加えてさらに撹拌し、含フッ素環状重合体の溶液とした。
酸化ジルコニウム微粒子（比誘電率１２．５）のトルエン分散液（住友大阪セメント社製、平均一次粒子径：７ｎｍ、比重：０．９６、濃度：９．９質量％。以下、Ｚｒトルエンゾルと記す。）を、２ｍｌとり、上記含フッ素環状重合体の溶液の入っている容器に入れ、５分間撹拌し、エマルジョンを得た。
このエマルジョンを４００Ｇで５分間遠心分離し、ｓｏｌｖ１８０の相とトルエンの相とに相分離させた。上相がトルエンの相、下相がｓｏｌｖ１８０の相であった。
【０１３３】
次いで、トルエンの相をデカンテーションにより除去した後、ｓｏｌｖ１８０の相をろ過し、１２０℃の換気つきオーブンに２時間入れ、残存するトルエンを除去し、有機無機複合材料の分散液Ａを得た。上記トルエンの相を乾燥させたところ、３０．６ｍｇの固形分が残った。
【０１３４】
最初に仕込んだ含フッ素環状重合体、およびＣ６ＲｆＡが、すべてｓｏｌｖ１８０の相に移相され、酸化ジルコニウム微粒子が、トルエンの相に残存した重量を除きｓｏｌｖ１８０の相に移相されたとして、有機無機複合材料の固形分（１００質量％）中の酸化ジルコニウム微粒子の質量分率を計算すると、１１．３質量％であった。また、有機無機複合材料の固形分（１００体積％）中の酸化ジルコニウム微粒子の体積分率を、含フッ素環状重合体の比重を２．０３、Ｃ６ＲｆＡの比重を１．７９２、酸化チタン微粒子の比重を３．９として計算すると、４．５体積％であった。
【０１３５】
［エレクトレットＣの製造］
分散液Ａを分散液Ｃに代えた他は、実施例１と同様にして。複合材料層Ｃを得た。
得られた複合材料層Ｃに、コロナ放電にて電荷を注入することによりエレクトレットＣとした。電荷の注入は、複合材料層Ａを複合材料層Ｃに代えた他は、実施例１と同様にして行った。
【０１３６】
＜比較例１＞
分散液Ａを、上記式（Ａ）の繰り返し単位を有する旭硝子製サイトップ溶液（ＣＴＬ−８０９Ａ、前記分散液Ａに用いたのと同じ旭硝子製サイトップをｓｏｌｖ１８０に濃度９％で溶かした溶液）に代えた他は、実施例１と同様にして含フッ素樹脂層Ｄを得た。
得られた含フッ素樹脂層Ｄに、コロナ放電にて電荷を注入することによりエレクトレットＤとした。電荷の注入は、複合材料層Ａを含フッ素樹脂層Ｄに代えた他は、実施例１と同様にして行った。
【０１３７】
［試験例１：荷電試験］
上記で得たエレクトレットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて、以下の手順により荷電試験を行った。
荷電電圧−８ｋＶ、荷電時間３分の条件でのコロナ荷電により電荷を注入した直後のエレクトレットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、それぞれ、常温（２５℃）に戻してその表面電位（初期表面電位）を測定した。また、各エレクトレットを、２０℃，６０％ＲＨの条件で４００時間保管した後、常温に戻してその表面電位（４００時間後表面電位）を測定した。
表面電位（Ｖ）は、表面電位計（ｍｏｄｅｌ２７９；モンローエレクトロニクス製）を用い、各エレクトレットの９点の測定点（膜の中心から３ｍｍ毎に格子状に設定。図２参照。）の表面電位を測定し、それらの平均値として求めた。その結果を表１に示す。
【０１３８】
［試験例２：熱安定性試験］
上記エレクトレットＡ，Ｂ，Ｄについて、図３に概略構成図を示す装置を用い、以下の手順により熱安定性試験を行った。
まず、図３に示すように、銅基板１０上のエレクトレット２１（エレクトレットＡ，Ｂ，ＣまたはＤ）に対向して対向電極２０を配置した。
次に、図３の破線で示される部分の温度を、ヒーターで加熱することにより一定の速さ（１℃／分）で昇温し、各エレクトレットＡ，Ｂ，Ｄから放出される電荷量を、対向電極２０から流れる電流値ｉとして電流計２２（微小電流計（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ製、Ｍｏｄｅｌ６５１７Ａ））により測定し、放電開始温度および放電ピーク温度を求めた。その結果を表１に示す。
ここで、放電ピーク温度とは、放電の際に検出される電流値が最大になる温度を示し、放電開始温度とは、電流計２２にて、以下の式で求められる電流値（放電開始時電流値）が検出された時点の温度を示す。
放電開始時電流値＝｛（放電ピーク温度における電流値）−（放電前の電流値）｝×０．１＋（放電前の電流値）
【０１３９】
上記熱安定性試験は、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ法（以下、ＴＳＤ法と称する。）と呼ばれる方法である。この方法では、エレクトレット２１と対向電極２０とでキャパシタが形成されたことになる。そのため、エレクトレット２１を加熱したときに、膜中にトラップされた電荷が不安定となり、拡散などにより表面付近の電荷が消滅すると、対向電極２０に蓄えられた電荷も減少する。従って、対向電極２０から流れる電流値の大きさを測定することにより、各エレクトレットＡ，Ｂ，Ｄの熱安定性を評価できる。
また、エレクトレットＣの熱安定性評価に関しては、エレクトレットＤと共に大気下、１２５℃で一定に保った恒温オーブン（ヤマト科学社製  イナートオーブンＤＮ４１０Ｉ）中に保管し、表面電位減衰の経時変化を計測した。表１に示す電位残存率は以下の式により定義される。
（電位残存率）＝｛（７０時間後の表面電位）／（オーブン投入前表面電位）｝＊１００
【０１４０】
【表１】
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【０１４１】
表１に示す通り、エレクトレットＡ，Ｂは、それぞれ、エレクトレットＤに比べて放電開始温度および放電ピーク温度が高く、注入された電荷の熱安定性が向上していた。またエレクトレットＣに関しても、１２５℃、７０時間保管後の電位残存率を比較して、エレクトレットＤに比べて電位残存率が大幅に向上しており、注入された電荷の熱安定性が向上していると言える。
また、表面電位についても、エレクトレットＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、エレクトレットＤに比べて、初期、４００時間後ともに表面電位が高く、優れた電荷保持特性を有していることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】電荷の注入に用いたコロナ荷電装置の概略構成図である。
【図２】表面電位の測定点の設定位置を示す図である。
【図３】熱安定性試験で用いた装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１０…銅基板、１１…複合材料層、１２…直流高圧電源装置、１４…コロナ針、１６…グリッド、１７…電流計、１８…グリッド用電源、１９…ヒーター、２０…対向電極、２１…エレクトレット、２２…電流計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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